Una nueva tecnología elimina los “químicos permanentes” con una velocidad y eficiencia récord
El nuevo enfoque se basa en un material de doble hidróxido en capas (LDH) hecho de cobre y aluminio
sciencedaily.com/25 de diciembre de 2025
Universidad Rice
Resumen: Una nueva tecnología ecológica puede capturar y destruir PFAS, las peligrosas "sustancias químicas permanentes" presentes en el agua en todo el mundo. El material funciona cientos de miles de veces más rápido y de forma más eficiente que los filtros actuales, incluso en agua de río, agua corriente y aguas residuales. Tras atrapar las sustancias químicas, el sistema las descompone de forma segura y se regenera para su reutilización. Es una excepcional combinación de dos: limpieza rápida y destrucción sostenible.
HISTORIA COMPLETA
Imagen proporcionada del material de hidróxido doble en capas, hecho de cobre y aluminio. Esta imagen apareció en la portada de Advanced Materials. Crédito: Advanced Materials y Rice University, editado.
Un equipo de investigación de la Universidad Rice, en colaboración con colaboradores internacionales, ha creado la primera tecnología ecológica capaz de atrapar y descomponer rápidamente las sustancias químicas permanentes (PFAS) tóxicas presentes en el agua. Los resultados, publicados recientemente en Advanced Materials , representan un avance significativo contra una de las amenazas de contaminación más persistentes a nivel mundial.
El proyecto fue dirigido por Youngkun Chung, investigador postdoctoral bajo la tutela de Michael S. Wong, profesor de la Escuela de Ingeniería y Computación George R. Brown de la Universidad Rice. También participaron Seoktae Kang, profesor del Instituto Coreano Avanzado de Ciencia y Tecnología (KAIST), y Keon-Ham Kim, profesor de la Universidad Nacional Pukyung de Corea del Sur.
¿Qué son los PFAS y por qué son un problema?
Las PFAS, abreviatura de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, son sustancias químicas sintéticas que datan de la década de 1940. Se han utilizado en muchos productos cotidianos, como sartenes de teflón, ropa impermeable y algunos envases de alimentos. Las PFAS se popularizaron por su resistencia al calor, la grasa y el agua, pero esa misma durabilidad también implica que se descomponen muy lentamente, por lo que a menudo se les denomina "sustancias químicas permanentes".
Los PFAS se han extendido ampliamente y se encuentran en el agua, el suelo y el aire de todo el mundo. Investigaciones han vinculado la exposición a estos compuestos con daño hepático, trastornos reproductivos, alteraciones del sistema inmunitario y ciertos tipos de cáncer. Su limpieza ha sido difícil porque, una vez que los PFAS entran al medio ambiente, son difíciles de eliminar y aún más difíciles de destruir.
Por qué los métodos actuales de eliminación de PFAS son insuficientes
Muchos enfoques estándar se basan en la adsorción, lo que significa que las sustancias químicas se adhieren a materiales como el carbón activado o las resinas de intercambio iónico. Estos métodos son comunes, pero presentan importantes limitaciones, como baja eficiencia, lentitud de operación, capacidad limitada y la acumulación de residuos contaminados adicionales que aún deben gestionarse.
"Los métodos actuales para la eliminación de PFAS son demasiado lentos, ineficientes y generan residuos secundarios", afirmó Wong, profesor de Nanotecnología Molecular de la Cátedra Tina y Sunit Patel y profesor de Ingeniería Química y Biomolecular, Química e Ingeniería Civil y Ambiental. "Nuestro nuevo enfoque ofrece una alternativa sostenible y altamente eficaz".
El innovador material LDH que actúa rápidamente
El nuevo enfoque se basa en un material de doble hidróxido en capas (LDH) hecho de cobre y aluminio. Kim identificó este tipo de material por primera vez durante su posgrado en KAIST en 2021. A medida que el equipo exploraba estos compuestos con más profundidad, Chung descubrió que una versión específica que contenía nitrato podía adsorber PFAS con un rendimiento excepcionalmente alto.
"Para mi asombro, este compuesto LDH capturó las PFAS más de 1000 veces mejor que otros materiales", afirmó Chung, autor principal del estudio y actual investigador del Instituto WaTER (Tecnologías del Agua, Emprendimiento e Investigación) y del Instituto de Sostenibilidad de Rice. "Además, funcionó increíblemente rápido, eliminando grandes cantidades de PFAS en cuestión de minutos, unas 100 veces más rápido que los filtros de carbón comerciales".
Los investigadores afirman que los impresionantes resultados se deben al diseño interno del material. Sus capas ordenadas de cobre y aluminio, junto con pequeños desequilibrios de carga, crean una superficie muy favorable donde las moléculas de PFAS pueden adherirse con rapidez y fuerza.
Probado en agua de río, agua del grifo y aguas residuales.
Para comprobar el rendimiento del sistema fuera del laboratorio, el equipo probó el material LDH en agua de río, agua corriente y aguas residuales. En las tres, se mantuvo altamente eficaz. También tuvo un buen rendimiento tanto en pruebas estáticas como en configuraciones de flujo continuo, lo que apunta a su posible uso en sistemas municipales de tratamiento de aguas y limpieza industrial.
Cerrando el círculo con la destrucción y reutilización de PFAS
Capturar los PFAS es solo la mitad del camino, ya que las sustancias químicas aún deben destruirse de forma segura. En colaboración con los profesores de Rice, Pedro Álvarez y James Tour, Chung desarrolló un proceso para descomponer térmicamente los PFAS una vez capturados en el material LDH. Al calentar el material cargado con PFAS con carbonato de calcio, los investigadores eliminaron más de la mitad de los PFAS atrapados sin liberar subproductos tóxicos. Este mismo paso también regeneró el LDH, lo que permitió reutilizarlo.
Las primeras pruebas demostraron que el material podía pasar por al menos seis ciclos completos de captura, destrucción y renovación. Esto lo convierte en el primer sistema ecológico y sostenible conocido para la eliminación de PFAS que combina una limpieza rápida con la reutilización repetida.
Colaboración internacional y apoyo a la investigación
"Nos entusiasma el potencial de esta tecnología única basada en LDH para transformar el tratamiento de las fuentes de agua contaminadas con PFAS en un futuro próximo", afirmó Wong. "Es el resultado de una extraordinaria colaboración internacional y de la creatividad de jóvenes investigadores".
Puede encontrar una lista de todos los investigadores que participaron en este estudio y sus afiliaciones institucionales aquí. Esta investigación contó con el apoyo del Programa de Investigación en Ciencias Básicas a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, financiado por el Ministerio de Educación (2021R1A6A3A14044449, RS-2023-00242795), subvenciones de la Investigación de Convergencia Nacional de Desafíos Científicos y la Beca Científica Sejong a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, y financiación del Ministerio de Ciencia (NRF-2022M3C1C8094245) e ICT (RS-2024-00395438). Este trabajo también fue financiado por Saudi Aramco-KAIST CO₂ Management, el Centro de Investigación en Ingeniería de Nanosistemas para el Tratamiento de Aguas con Nanotecnología (NEWT), la subvención del Centro de Investigación y Desarrollo de Ingeniería del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (W912HZ-21-2-0050), el Instituto de Sostenibilidad Rice y el Instituto Rice WaTER.
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad Rice . Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
Keon‐Han Kim, Youngkun Chung, Philip Kenyon, Thi Nhung Tran, Nicholas H. Rees, Seung‐Ju Choi, Xiaopeng Huang, Jong Hui Choi, Phelecia Scotland, Sion Kim, Mohamed Ateia, Do‐Kyoung Lee, James M. Tour, Pedro JJ Alvarez, Michael S. Wong, Seoktae Kang. Plataforma de remediación de agua regenerable para la captura y mineralización ultrarrápida de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas . Materiales avanzados , 2025; DOI: 10.1002/adma.202509842
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Universidad Rice. «Nueva tecnología elimina las sustancias químicas permanentes con una velocidad y eficiencia récord». ScienceDaily. ScienceDaily, 25 de diciembre de 2025. < www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251224032401.htm >
